公路碎石地基強夯加固效果分析

蔣 曉 磊

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

0 引言

高填方路基對地基承載力要求較高，對于承載力較差的路段，必須采取措施進行有效處治，以防止路基出現沉降變形。碎石地基孔隙率大，必須進行進一步加固處理。結合臨吉高速公路高填方路基碎石地基強夯處治工程實踐，制定強夯加固方案，并采用動力觸探試驗和靜載試驗對地基承載力進行檢驗，對比分析確定地基強夯加固效果。

1 工程簡介

臨吉高速公路穿越山嶺地區，地形起伏高差大，沿線分布有大量高填方路基。一般路段路基填方高度為3 m～21 m，其中K205+312～K206+060段路基填筑高度17 m～20 m。該段高填方路基地基為濕軟地基，地基承載力差。為了提高地基承載力，采用超挖回填的方式進行處治，將濕軟地基土挖除后回填碎石土。高速公路沿線主要為砂巖、泥巖和頁巖，地表覆蓋層較淺，路基填料主要為砂巖，碎石含量高，可達到65%～85%，且碎石粒徑大。地基碎石土回填后孔隙率較大，為了防止路基填筑完工后產生沉降或不均勻沉降，采用強夯處治進行加固處理，以提高地基承載力。

2 碎石地基強夯加固方案

本項目強夯設備選用YTQH1000B液壓履帶式強夯機，夯錘選用10 t圓柱形灌鉛鐵錘，落距20 m。夯點采用滿夯設計，夯點間距橫向3.5 m，縱向4 m，夯點和試驗測點布置如圖1所示。

為了提高地基承載力，確定強夯單點夯擊能為2 000 kN·m。當前后兩擊沉降差小于5.5 mm時，即可停止夯擊。碎石地基內部含大量碎石，孔隙大，透水性好，夯擊效果好。在夯錘錘擊作用下，地基土密實度大幅提高，在滿足停夯標準的情況下可以適當減少夯擊遍數。在試夯過程中，每個夯點周邊沒有出現較大隆起，也未出現起錘困難等情況，從而確定每個夯點夯擊5次～6次。

3 碎石地基強夯加固效果分析

3.1 強夯加固效果檢測方案

本項目地基加固深度為5 m，影響深度應超過加固深度的2 m以上，處治后地基5 m深度位置承載力應達到120 kPa以上，地基承載力標準值不小于180 kPa。為了確定加固效果，在強夯加固7 d后，采用動力觸探試驗和靜荷載試驗對地基承載力進行檢測。動力觸探試驗測點3個，測試深度為8 m，靜載試驗測點1個。

3.2 動力觸探試驗結果分析

動力觸探試驗是以一定的錘擊能量將探頭和探桿打入地基土中，根據貫入一定深度的難易程度確定地基土的承載力。試驗過程中，地基土類型、探頭形式和貫入過程中土體的破壞模式等因素都會對動力觸探結果產生影響。K205+680～K205+800段為低洼地段，處治前有少量積水，因該段動力觸探試驗結果比較具有代表性，因此選取該段試驗結果作為研究對象進行分析。試驗中采用重量為63.5 kg的落錘，落錘高度為76 cm，根據貫入不同深度土層的錘擊次數等試驗參數分析確定地基承載力。在K205+680～K205+800布置三個測點，分別對強夯處治前后的地基開展動力觸探試驗，其中測點2試驗檢測結果見表1。

表1 地基強夯處治前后動力觸探試驗結果

分析表1所示動力觸探試驗檢測結果，強夯處治前地基承載力明顯不足，處治后地基承載力有了較大幅度的提高。強夯后地基土深度0 m～2 m地基承載力標準值最高，為220 kPa，深度6 m～8 m地基承載力標準值最低，為130 kPa，均高于設計要求的不低于120 kPa，說明地基承載力在強夯處治后得到明顯提高，強夯加固效果良好。

為了進一步分析強夯后土體的密實狀態，通常采用動力觸探錘擊數N63.5進行分析。當N63.5≤5時，土體密實狀態為松散；當520時，土體密實狀態為密實。結合上述檢測數據，繪制強夯前后動力觸探錘擊數柱狀圖進行比較分析，如圖2所示。

分析圖2可以發現強夯前后地基土的動力觸探錘擊數存在較大差異，強夯前動力觸探錘擊數N63.5均小于5，地基土密實狀態為松散。強夯處治后地基土深度0 m～2 m動力觸探錘擊數N63.5>10，可判定地基土密實狀態為中密，其他深度動力觸探錘擊數5

3.3 靜載試驗結果分析

為了進一步驗證動力觸探試驗檢測結果的正確性，采用靜載試驗對強夯處治后的地基土承載力進行檢測。靜載試驗是通過在地基有代表性的地段開挖試坑，布置剛性承壓板，并逐級在承壓板上施加荷載，通過承壓板將荷載均勻的傳遞給地基，記錄沉降量，通過計算地基土的變形模量，預估地基沉降量，可以直觀反映地基土的變形情況。

本項目靜載試驗布置測點1個，仍選擇動力觸探試驗檢測段K205+680～K205+800。通過在檢測段選取有代表性的測點，開挖尺寸為2.12 m×2.12 m、深度為1.2 m的試坑，放置靜載試驗壓板，壓板為正方形，邊長為70.7 cm，面積約0.5 m2。試驗所選千斤頂規格為1 000 kN，采用手動方式逐級加載，使用百分表觀測記錄沉降量。每級加載40 kPa，最高荷載為400 kPa，在加載過程中記錄地基沉降量，試驗檢測數據如表2所示，分析繪制P—s曲線如圖3所示。

表2 地基土靜載試驗檢測結果

分析表2靜載試驗檢測結果，隨著試驗荷載的增加，地基土沉降量不斷提高。荷載加載到280 kPa時，地基土沉降量有大幅提高，結合圖3測點靜載試驗P—s曲線，在240 kPa位置出現拐點。因此，可判定靜載試驗所確定的地基土荷載特征值為240 kPa，滿足設計要求。

4 結語

結合臨吉高速公路碎石土地基處治施工實踐，制定加固方案，并開展試驗檢測地基土承載力，分析試驗結果得出以下結論：

1)分析動力觸探試驗結果，強夯后地基承載力明顯提高，且各深度承載力最小值為130 kPa，高于設計要求120 kPa以上；2)結合動力觸探試驗錘擊數檢測結果，分析得出測點各深度地基土密實狀態均達到稍密及以上；3)分析靜載試驗結果，荷載加載到240 kPa時P—s曲線出現拐點，可確定地基土荷載特征值為240 kPa，滿足設計要求。